一种氧化石墨烯改性有机聚合纳滤膜及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105797585A(43)申请公布日2016.07.27(21)申请号201610365336.7(22)申请日2016.05.27(71)申请人中国科学院生态环境研究中心地址100085北京市海淀区双清路18号(72)发明人王爱杰韩京龙夏雪程浩毅姜雯丽(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人任岩(51)Int.Cl.B01D61/02(2006.01)B01D67/00(2006.01)B01D71/60(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种氧化石墨烯改性有机聚合纳滤膜及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种氧化石墨烯改性有机聚合纳滤膜及其制备方法。该制备方法包括如下步骤：(1)pDA层的形成；(2)pDA/TMC功能层的形成；(3)pDA/TMC功能层羧基的活化和交联程度的提高；(4)乙二胺的连接；(5)氧化石墨烯改性层的形成；(6)氧化石墨烯改性层厚度的控制：重复步骤(4)-(5)，使氧化石墨烯一层层连接到膜表面，通过控制重复次数来使氧化石墨烯改性层的厚度达到一预定值，即得所述氧化石墨烯改性有机聚合纳滤膜。本发明的制备方法能够提高膜材料的抗压密性能、降低表面粗糙度和掩蔽表面羧基基团，从而使制得的氧化石墨烯改性有机聚合纳滤膜实现截留率可控、水通量提高和抗污染性能增强的效果。CN105797585ACN105797585A权利要求书1/2页1.一种氧化石墨烯改性有机聚合纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)pDA层的形成：将多巴胺Tris缓冲溶液置于有机微滤或超滤膜表面，缓慢震荡使多巴胺自聚合形成pDA层，通过控制聚合时间来控制pDA层的厚度；(2)pDA/TMC功能层的形成：在步骤(1)所得pDA覆盖的滤膜表面加入TMC异构烷-G溶液，缓慢震荡使pDA与TMC反应形成酰胺键，得到pDA/TMC功能层；(3)pDA/TMC功能层羧基的活化和交联程度的提高：在步骤(2)所得膜表面加入EDC和NHS的MES缓冲液，使pDA/TMC功能层表面的羧基活化，同时在EDC和NHS的催化下，pDA与TMC进一步反应形成更多的酰胺键，交联程度提高；(4)乙二胺的连接：将乙二胺的HEPES缓冲液加入到步骤(3)所得膜表面，使膜表面活化的羧基与乙二胺一端的氨基反应形成酰胺键，将乙二胺的一端连接到膜表面；(5)氧化石墨烯改性层的形成：将表面羧基活化的氧化石墨烯溶液加入到步骤(4)所得膜表面，使连接到膜表面的乙二胺另一端未反应的氨基与氧化石墨烯表面活化的羧基反应形成酰胺键，从而将氧化石墨烯固定到膜表面形成氧化石墨烯改性层；(6)氧化石墨烯改性层厚度的控制：重复步骤(4)-(5)，使氧化石墨烯一层层连接到膜表面，通过控制重复次数来使氧化石墨烯改性层的厚度达到一预定值，即得所述氧化石墨烯改性有机聚合纳滤膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中，步骤(1)中，所述的多巴胺Tris缓冲溶液的浓度为0.1～4g/L，更优选2g/L；所述多巴胺的聚合时间为5-350min，更优选为10～120min。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，在所述的“加入TMC异构烷-G溶液”之前还对步骤(1)所得的pDA覆盖的滤膜表面缓慢冲洗并蘸干。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的TMC异构烷-G溶液的浓度为0.1～0.5wt％，更优选为0.15wt％；所述pDA与TMC反应形成酰胺键的反应时间为5～30min，更优选为15min。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，在所述的“加入EDC和NHS的MES缓冲液”之前还对步骤(2)所得膜表面缓慢冲洗并蘸干。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述EDC的浓度为2～6mM，更优选为4mM，所述NHS的浓度为5～20mM，更优选为10mM；所述“pDA与TMC进一步反应形成更多的酰胺键”中的反应时间为30-300min，更优选为60min。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述乙二胺HEPES缓冲液的浓度为5～20mM，更优选为10mM。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述的表面羧基活化的氧化石墨烯溶液由如下方法得到：将EDC和NHS加入到氧化石墨烯MES溶液中，稳定一段时间使氧化石墨烯表面的羧基活化；其中，更优选地，所述EDC的浓度为1～4mM，最优选2mM，NHS的浓度为2～10mM，最优选5mM，氧化石墨烯的浓度为0.1wt％～0.8wt％，最优选0.4wt％；所述稳定一端时间使石墨烯表面的羧基活化，所述稳定的时间